《城市道路论》word版.docx
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《城市道路论》word版
城
市
道
路
与
交
通
工
程
论
文
姓名李松
学号080905116
专业土木工程
指导老师杨广军
郑州立交桥问题分析及优化
本文通过对郑州中州大道与郑汴路及商都路交汇处的立交桥进行分析和优化并进行重新设计。
一、郑州市自然、社会环境简况
(1)自然环境简况(地形、地貌、地质、气候、气象、水文、植被、生物多样性等)
1、地形地貌
郑州市位于河南省中部偏北。
根据河南省地貌条件分区,郑州市地貌大体以京广铁路西侧为界,西部属豫西复杂构造山地区的嵩山——箕山低山丘陵区,东部属堆积平原区的黄河冲积扇平原区。
全市地貌结构的基本轮廓是西部多山地、丘陵,占总面积的近2/3,东部平原占总面积的1/3多。
根据全市地貌特征和成因,进一步划分为5个地貌小区,即东北平原洼区、东南砂丘垄岗区、洪积倾泻平原区、低山丘陵区、西南群山区。
2、地质土壤
郑州市地质结构复杂,类型多样,结构区域性差异显著,横跨我国二、三级阶地。
在市区东北和东南部广为沙丘,西南郊黄土地因水土流失所形成的冲沟较多。
市区大部分坐落在丘陵阶地向冲积平原过渡的二、三级阶地上。
郑州市土壤属于暖温带落叶阔叶林干旱森林草原棕壤褐土地带——豫西北丘陵黄土区。
地表广泛覆盖第四系冲、洪积层,局部为风积层。
其土质特征以砂质潮土最多,在陇海线以北以软¬—硬塑状的亚粘土、亚砂土为主;在陇海线以南以稍湿状沙土及潮湿、半干硬状的黄土状亚砂土、亚粘土为主;局部河床、河漫滩及鱼塘内分布淤泥质亚粘土。
整个表层土壤疏松。
北部、东部区与黄河现代泛滥平原相连接,土壤较肥沃,地表多被辟为农田、鱼塘;南部区土壤相对贫瘠,地表多被辟为旱地、果园。
3、气候特征
郑州市地处北半球的中纬度地带,全年气候主要受西风带大气环流的影响和制约,属北暖温带季风型大陆性气候,具有冬季寒冷雨雪少,春季干旱风沙多,夏季炎热降雨集中,秋高气爽日照足的特点。
多年平均气温14.2℃,年平均相对湿度66%,平均降水量645.2mm,据近三年郑州市气象资料统计,全年最多风向为东北风,频率为9.7%,次多风向为东南风频率为8.8%,冬季以偏西
北风为主。
4、水文
郑州境内大小河流35条,分属于黄河和淮河两大水系,本项目所在区域在淮河水系二级支流——贾鲁河的汇水区内,贾鲁河是郑州市区主要的河流,发源于新密市圣水峪、荥阳市贾峪一带的山泉地区,自西南向东北。
流经西流湖后,沿郑州高新技术开发区东边流过,经石佛转向东,在姚桥转向东南进入中牟县境内,至周口市汇入沙颖河后注入淮河。
贾鲁河郑州境内全长137km,流域面积2750km2,历史最大洪峰流量3590m3/s(1935年),1958年后,上游因兴修水库,泉水锐减,河道径流不足0.3m3/s。
5、植被状况
郑州市耕地面积31.39万公顷,果园面积2.45公顷。
郑州市市区绿化率27.8%,主要树种有杨、柳、悬铃木、槐、榆、泡桐、松、柏等。
(2)社会环境简况(社会经济结构、教育、文化、文物保护)
6、社会经济
郑州地处中原,为河南省会所在地。
具有贯通东西、连接南北的战略作用,是沟通、促进全国各经济区交流、联合的中枢之地,素有中国铁路“心脏”之称。
郑州为全国重要的交通、通讯枢纽,是新亚欧大陆桥上的重要城市,是国家开放城市和历史文化名城,已跻身全国综合实力50强、投资硬环境40优和卫生城市行列。
郑州市区现有人口340多万(含流动人口),交通四通八达,以此为基础,郑州市已定位于商贸城建设。
截止目前,城区内大型商场、批发市场数量很多,通过利用交通优势,现已成为全国著名的商品集散地之一,城区工业以纺织机械、电子、食品、印染等行业为主。
7、文物古迹
郑州市有着丰富的历史文化遗产。
如大河村遗址、商城遗址、西山仰韶文化遗址、花园口黄河堵口纪念亭等。
二、交通状况
郑州是河南省会,地处中原,承东启西,连南贯北,不仅是我国中部的主要区域性中心城市,也是我国最重要的陆路交通枢纽之一,在全国的经济发展格局中占据着极为重要的战略地位。
郑州交通的发展状况,不仅关系到河南省经济的发展和人民生活水平的提高,而且还关系到国家交通和经济发展的全局。
为此,加快郑州全国综合交通枢纽建设显得极为重要。
狭义概念的郑州综合交通枢纽。
郑州综合交通枢纽由国家铁路客运专线郑州站、郑州国家干线公路物流港、郑州铁路集装箱中心站组成,并与京港澳高速公路、陇海铁路相邻,选址在郑东新区郑州国际会展中心东南,金水东路与商都路之间,107国道两侧。
与现在的郑州火车站相距11公里,与新郑国际机场距离30公里。
根据郑州综合交通枢纽核心区城市设计规奶方案,郑卅综合交通枢纽区域总面积219.07公顷,投资89亿元,将高速铁路、高速公路、郑汴城际铁路、城市地铁、长途公路客运、市内公交融为一体,是本市乃至河南省首个实现各种交通方式有机衔接、方便换乘,国际先进、国内一流的大型现代化综合交通枢纽工程。
广义概念的郑州综合交通枢纽。
广义概念的郑州综合交通枢纽即被交通部列入全国综合交通枢纽首批试点城市意义的交通枢纽。
铁路将成全国铁路客运专线中心。
航空使市民飞出去将更快捷。
公路运输枢纽系统框架已搭成,将由郑东新区综合客运站、荥阳客运站等8个客运站和金水区物流中心等5个物流中心及两个信息中心即郑州公路客运枢纽信息中心和货运枢纽信息中心组成。
五个中心组建货运枢纽站场系统。
由金水区物流中心、郑州城市配送中心、郑东新区物流港、二七区物流园、高新区物流中心组成。
郑州综合交通枢纽的建设,必将对带动郑州市、河南省经济社会跨越式发展,促进中原崛起发挥重要作用。
郑州能获得中部地区交通枢纽的美誉,一个重要的原因是拥有京广铁路和陇海铁路交叉、高速公路和国道主干线纵横交错的双十字地位。
河南“十”字形铁路主框架成为全国路网核心。
河南铁路交通位于全国路网中心,在全国铁路网中具有举足轻重的地位,全省铁路已形成“三纵五横”的铁路网络。
郑州北站是亚洲最大的铁路编组站:
郑州火车站是全国八大客运站之一;郑州东站是全国最大的零担货物中转站,货物中转量占全国的十分之一:
郑州海棠寺车站被批准为全国铁路一类口岸:
国家规划的北京一深圳、徐州——兰州铁路客运专线纵贯河南,其中郑州至西安段已经开工建设,郑州至北京、郑州至武汉段将在今年年内开工建设,郑州至徐州段也将在
“十一五”期间开工建设。
可以预见,在不远的将来,郑州又将成为全国重要的铁路客运专线“十字”枢纽。
图1中国公路网
截至2008年底,河南省公路通车总里程达到24万公里,位居全国第一。
公路密度达到144.1公里/百平方公里,位居全国第二。
一个以高速公路为主骨架,以国、省干线公路为依托,以县乡公路为支脉,纵贯南北、连接东西、辐射八方的河南公路交通网络已基本形成。
高速公路建设飞速发展,全省高速公路通车总里程达到4841公里,连续三年居全国第一。
全省18个省辖市中有17个省辖市形成了高速公路的十字交叉,全省109个县(市)中有99个通达高速公路,通达率92%。
全省高速公路已基本形成了以郑州为中心的1个半小时中原城市群经济圈,3小时可达全省任何一个省辖市,6小时可达周边6省任何一个省会城市。
目前全省高速公路在建里程596公里,到年底在建里程达到1000公里以上,到2010年通车总里程将突破5000公里。
图2城市交通拥堵
三、对原道路进行评估
3.1检测内容
(1)桥梁结构的裂缝分布、长度、宽度及深度检测;破碎带、保护层剥落露筋及渗漏情况及箱内部病害观测;碳化深度及混凝土强度检测。
(2)普通钢筋锈蚀检测;预应力管道压浆饱满度和预应力筋锈蚀检测。
(3)梁体混凝土化学成份分析。
(4)全桥结构分析与承载能力评估。
3.2检测方法及依据
3.2.1检测方法
(1)裂缝观测采用目测和超声检测,再用裂缝观测仪测量。
(2)强度检测采用超声回弹法。
(3)钢筋锈蚀检测主要通过半电池电位法测量。
(4)预应力筋检测通过打开预应力筋管道进行检查。
(5)梁体箱内混凝土缺陷检测采用内窥镜观测法。
(6)其他检测项目采用目测和一般常规工具。
3.2.2检测依据
(1)建设部cJJ99—2003《城市桥梁养护规范》。
(2)交通部JTJ07l一98《公路工程质量检验评定标准》。
(3)建设部CJJll—93《城市桥梁设计准则》。
(4)交通部《公路旧桥承载能力鉴定方法》(试行1988北京)。
(5)CEcS02:
2005《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》。
(6)交通部删041—99《公路桥涵施工技术规范》。
(7)JGJ056—84《公路工程水质分析操作规。
(8)JTJ055—83《公路工程金属试验规程》。
3.3检测结果与分析
3.3.1全桥梁体裂缝病害检测结果
S主线桥和A,B匝道桥梁体裂缝主要沿纵向分布,裂缝位置主要集中在各跨梁体底板最薄处,c主线桥梁体既有横向裂缝又有纵向裂缝,横向裂缝以各跨跨中分布为主。
S,C主线的底板裂缝较多,腹板较少;A,B匝道腹板裂缝较多,底板较少。
裂缝宽度一般介于O.15一O.25,少部分在O.30以上,个别甚至达到o.7mm,裂缝深度一般在70—90I砌,最深达170mm,裂缝长度一般在0.5—2m,部分裂缝形成纵向贯通。
3.3.2全桥梁体混凝土缺陷检测结果
混凝土表面缺陷较为普遍,主要表现形式为大量底板存在蜂窝、麻面,露筋与渗水,底板混凝土不密实,局部范围内存在空洞等施工缺陷。
典型缺陷如图3所示。
图3外环侧底板混凝土不密实
3.3.3普通钢筋锈蚀检测结果
各线梁体内钢筋锈蚀均严重,个别妒5钢筋已经锈断,大部分钢筋锈蚀电位差达到一300mV左右,在裂缝处较为严重,裂缝两侧呈下降趋势,说明混凝土的开裂加速了钢筋的锈蚀。
典型锈蚀如图4所示。
图4钢筋锈蚀严重
3.3.4预应力管道压浆饱满度和预应力筋锈蚀检测结果
对预应力孔道检查表明,在所打开的43束中,有3束孑L内无浆,每孔内有50一60L水存在,1束孔内浆体未凝固,5束有水渗出,初步判定由于孔道上部浆体灌浆不饱满,有积水渗出。
再加上内模内有积水,混凝土底板厚度较薄,内模与底板普通钢筋之间混凝土保护层太薄,有些只有砂浆而无混凝土,易引起钢筋锈蚀。
典型灌浆缺陷如图
5所示。
图5预应力管道灌浆不饱满,内有积水
3.3.5梁体混凝土强度检测结果
通过对桥跨结构混凝土强度的检测,S线上部结构混凝土的设计强度为C40,实测值为42.4—46.5MPa,基本能满足设计要求;C线上部结构混凝土的设计强度为c40,实测值为28.6—46.0MPa,大部分不能满足设计要求;A线上部结构混凝土设计强度为c40,实测值为29.0~41.3MPa,大部分不能满足设计要求。
分析认为,主要是梁体混凝土施工质量过差,不仅造成了强度低而离散性大的后果,且还由于大量存在着离析、松散的缺陷,致使该桥的耐久性受到严重损害。
3.3.6梁体混凝土化学成份分析
对每幅桥梁体混凝土各取l组进行化学成份分析,包括氯离子含量、酸碱度及含硫量的测定,共计5组。
加蒸馏水和积水的分析结果分别见表1。
表1混凝土测试结果
从表1可以看出:
硫酸根含量为97.1376—515.3232(mg/kg)之间,梁体混凝土pH值为8~9.5之间,梁体混凝土仍处于碱性状态;游离氯离子含量为0.008%一O.017%,小于规范规定值O.06%,说明A,B,C,S线混凝土中氯离子含量满足规范要求。
2.4桥梁评估验算
根据设计图及竣工图中提供的参数,主梁混凝土强度为C40,钢筋型号为HRB335,预应力筋为西15.24mm低松弛钢绞线,张拉控制应力1395MPa。
同时,考虑了8cm水泥铺装层的影响,人群荷载以4.0kN/m2计算;分析时考虑温度影响
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